2018年10月13日土曜日

3Dプリンタ その19(3D Touch Sensor改善かな)

前回その18でZ軸のリードスクリューをリード2mmの1条ネジに交換したのですが
3D Touch Sensorの精度が良くならないのです。
改造と言う程のものではないですが、奮闘の記録です。

Firm 1.1.4で参考にしたサイトのは、ノズルとSensorの距離 -1.67mmです。
マーティーのは、-0.6mm辺り
ひょっとしたら、Firmwareが数値で何かやっていて
これが小さ過ぎるのではないだろうか?

それでは、取り付け位置をと
3D Touch SensorにM3ワッシャー2枚を挟んで下げます。
まあ、関係ないとは思うのですが...(-_-;)
M851 Z-1.55になりました(約1mm下がったことになります)
コアは、1mm位、窪んだ位置。
4回テストすると、ん?!良い数値です。
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: -0.033
Mean: -0.028061 Min: -0.041 Max: -0.011 Range: 0.031
Standard Deviation: 0.011024
*****

2回目は、10回テスト
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: -0.021
Mean: 0.016234 Min: -0.028 Max: 0.054 Range: 0.082
Standard Deviation: 0.021135
*****

一旦、USBも外して、小1時間の買物から戻って
10回テスト
冷やすと良くなるような気がするのです。
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: -0.097
Mean: -0.088203 Min: -0.107 Max: -0.055 Range: 0.052
Standard Deviation: 0.016089
*****

続けて、10回テスト!悪化しました(T_T)
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: -0.012
Mean: 0.030957 Min: -0.018 Max: 0.076 Range: 0.094
Standard Deviation: 0.028363
*****

ならば、更に50回!
だんだん悪くなっているんじゃないかな~?
やっぱしこんなもんです。これが今の実力でしょう。
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: 0.002
Mean: -0.027113 Min: -0.125 Max: 0.049 Range: 0.174
Standard Deviation: 0.034873
*****

また冷やして、4回テスト
ついに出た!0.01mmを切りました!
記録が出たことだけは確かなのですが、
オリンピックではないので、瞬間ではお話になりません(´-﹏-`;)
よくわからくなってきました~
冷やすと(単なる電源OFFで放置)良くなる傾向は有る感じがします。
まあ、今までこんな数値はでなかったし
0.05や0.06という悪い数値もでなくなったので
前回その18のZ軸のリードスクリュー交換が、
ある程度の精度向上に貢献していると思いたいですね~
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: 0.015
1 of 4: z: -0.003 mean: -0.0028 sigma: 0.000000 min: -0.003 max: -0.003 range: 0.000
2 of 4: z: -0.007 mean: -0.0047 sigma: 0.001872 min: -0.007 max: -0.003 range: 0.004
3 of 4: z: -0.003 mean: -0.0043 sigma: 0.001637 min: -0.007 max: -0.003 range: 0.004
4 of 4: z: -0.011 mean: -0.0059 sigma: 0.003212 min: -0.011 max: -0.003 range: 0.008
Mean: -0.005914 Min: -0.011 Max: -0.003 Range: 0.008
Standard Deviation: 0.003212
*****

しかし、こんなにバラつくのでは使いものにならないので、また蓋を開けました。
今回の撮影は、このマイクロスコープさんです。

では、中のパーツさんを紹介します!
ATMEL TINY13A:AVRマイコン
S4:ショットキーダイオード
マイクロスコープは、最低倍率です。
X1DV:AO3401 P-ch MOS-FET
00CF:NPN Transistorたぶん(見つかりません)
44E:OH44E Unipolar Hall Effect Switch IC
Datasheetは、このPDFです。
ブロック図
出所:OUZHUO 欧卓科技
磁気検出特性
まさにデジタルスイッチなんですね~
温度依存性などはDatasheetに載っていません。
片方の磁極(たぶんS極)にしか反応しないので「Unipolar」です。
出所:OUZHUO 欧卓科技
推奨の使い方。
3D Touch Sensorの構造は、違っていますが大丈夫なのだろうか?
出所:OUZHUO 欧卓科技
執筆中に気になって探してみると
ROHMさんのホールICのDatasheetにこんな図が!
不幸にも3D Touch Sensorでの使い方は、右側の方です。
ん~ん、精度出るはずないよな~って感じです。
出所:ROHM
それと、地磁気はどれ位かな~と探していると
国土地理院のここが面白い
地図上で選択したポイントの地磁気(水平/垂直成分も)でてきます。
日本は、東京:46.5~札幌:50.0μTってとこでした。
全く気にしなくていいということになります。
昔、CRTテレビってのがあった時代は、
地磁気の影響で向きを変えるだけで色ズレ起こしてました。

後で普通のデジカメで撮ったら意外ときれいに写せたので記念に!
これが基板全体。
ホールセンサーもよく見えるよう斜め横から。
さて、コアとピンを取り出しました。
コアとピンだけなら蓋は開けなくていいです。
必ずコアの方から取り出さないとスミチューブが脱げて再起不能になります。
磁石を固定しているスミチューブの先端カットが斜めですね~
ちなみに、本家BL Touchのサイトのピン
ピン先も芸術的な形状です。
こちらは、V2.0、プラスチックになっています。
上のもですが、磁石の所の凹みが気になります。
明らかに意味ありげな凹みですが、その意味はわかりません。
一応、スミチューブ(熱収縮チューブ)を真っ直ぐにカットしました!
まあこんなもんでしょう。
上の写真を見た後だと、とてもチャチなピンに見えてきます。
とても気になるのが、ピン径に対して、穴径がだいぶ大きいので
ガタついてホールセンサーとの距離が変動するのです。
精度の悪さに関わっていそうです。
テフロンテープを巻きます。厚み0.08mm
テフロンなので滑りも良くなるでしょう
テフロンテープは、ピンの上端に合わせて巻かないと
ピンが上がる時に引っかかります。
ピンのガタはだいぶ少なりました。
ある程度ガタがないとピンがスムーズに動かなるので程々に巻いてます。
ピンの磁石とHallセンサーを近づけた方が反応が良くなる気もするので
Hallセンサーを傾けてピンに近づけておきます。
早速、Marlin3DprinterToolのM48 Z-Probe Repeatability Testします。
コアは、ちょっと凹んだくらいの位置です。
おっ!結構いい数値が出ました!
この最初のZ:0.008が、できるだけ「0」に近ずけていくと
いい数値になるという情報もあります。
構造上は、Hallセンサーが反応する時の磁石の位置は変わらないハズで、
むしろ調整しても変化しないのがホントだと思うのですが、
実際に調整したら良くなった方もいらっしゃいます。
もうちょっと詳しく動作原理を調べないといけないですね~.
*****
M48 Z-Probe Repeatability Test
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: 0.008
1 of 10: z: -0.031 mean: -0.0309 sigma: 0.000000 min: -0.031 max: -0.031 range: 0.000
2 of 10: z: -0.015 mean: -0.0228 sigma: 0.008110 min: -0.031 max: -0.015 range: 0.016
3 of 10: z: -0.002 mean: -0.0159 sigma: 0.011749 min: -0.031 max: -0.002 range: 0.029
4 of 10: z: -0.025 mean: -0.0181 sigma: 0.010855 min: -0.031 max: -0.002 range: 0.029
5 of 10: z: -0.003 mean: -0.0150 sigma: 0.011474 min: -0.031 max: -0.002 range: 0.029
6 of 10: z: -0.027 mean: -0.0170 sigma: 0.011404 min: -0.031 max: -0.002 range: 0.029
7 of 10: z: -0.040 mean: -0.0204 sigma: 0.013316 min: -0.040 max: -0.002 range: 0.038
8 of 10: z: -0.020 mean: -0.0203 sigma: 0.012458 min: -0.040 max: -0.002 range: 0.038
9 of 10: z: -0.012 mean: -0.0193 sigma: 0.012062 min: -0.040 max: -0.002 range: 0.038
10 of 10: z: -0.027 mean: -0.0200 sigma: 0.011646 min: -0.040 max: -0.002 range: 0.038
Mean: -0.020013 Min: -0.040 Max: -0.002 Range: 0.038
Standard Deviation: 0.011646
*****

ちょっと時間をおいて数回確認すると
*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: 0.010
Mean: 0.011055 Min: -0.007 Max: 0.022 Range: 0.029
Standard Deviation: 0.006783
*****

*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: 0.014
Mean: 0.027376 Min: 0.004 Max: 0.044 Range: 0.040
Standard Deviation: 0.009758
*****

*****
Bed X: 100.000 Y: 96.000 Z: -0.005
Mean: -0.005864 Min: -0.030 Max: 0.013 Range: 0.043
Standard Deviation: 0.008267
*****

さすがにリードスクリューを2mmピッチに変えた後の
最高記録 0.003mmはでません。
あれは、偶然中の偶然だったのでしょう。
日によって違いもありました。
まあ、今日のところは、0.05や0.06台の悪い数値はでなくなったし
3回連続で0.01mm以下を記録しているので
何がしかの効果があると判定していいんじゃないでしょうか。
明日、また結果が変わるのかもですが...

ちなみに、藁をもつかむ...で、鉄板で覆ってみたりしました(-_-;)
実は、サバの味噌煮のスチール缶です。
さばの味噌缶は好きです。
圧力鍋で1時間以上煮込んで作っても、あの骨の軟らかさは出せません。
サバの味噌煮とさんまの蒲焼は、缶詰に勝てないですね~
んで、結果はこれ!変化なしと見ていいでしょう。
良くなったのかもしれませんが、
上でも0.006783の記録はあるので、バラツキもありよくわかならいのです。
まあ、サバ缶なくても再現性テストが良くなっているみたいなので
Marlin3DprinterTollでベッド高さを調整しました。
実に気持ちいい数値が出ました!
調整が追い込み易く感じたということは、
ある程度の精度が出て、バラツキが少なくなったのだと思います。
Scan Buildsurfaceで8x8=64ポイント測定を可視化すると
リードスクリューを交換直後(3D Touch Sensor改善前)のこの時
ちょっと傾向が変わりました。
これが本当の歪ではないかと思われます。
斜め上から
ステージだけでなく、X軸、Y軸の非直線性の歪も含まれています。
G29でのオートレベリングは、2x2の4ポイントではなく
最低でも3x3の9ポイントは、やりたくなります。
ということで、この後、3x3の9ポイントにしたくて
G29コマンドをイジりますが、どうも挙動が変なので
FirmwareをUpdateすることになったのであります。
次の投稿にて!

<忘備録>
最後に本家BL Touchには、バージョンが沢山あり
ここにマニュアルがあります。
各マニュアルを見るとコアの調整が3種類あります。
BLTouch-Smart Marlin 1.1.6
0.3~0.9mm凹んだ状態ということになります。
BLTouch-Smart Marlin 1.1.3/BLTouch-Smart 
0.3mm凹みの一点張り!
BLTouch-Classic
こちらは、±0.5mmで凹凸OKなのです。
取り付け位置も3種類あります。
この辺り、厳格に調整した方がいいのでしょうが
マーティーのは、どのバージョンかわからないです。
BLTouch-Smart Marlin 1.1.6
「2.5±0.5mm」
BLTouch-Smart Marlin 1.1.3/BLTouch-Smart
「3±0.3mm」
なぜこんなに微妙なんだろう?
BLTouch-Classic
「2mm」許容差はなし?
よ~く見ていると
「Touch SW Mode」は「M280 P0 S60」になっています。
ソースは、「S90」でやっているようなのです。
気になりますが、ソースをそこまで読破できていません。
Timing Diagramみると
Bed Touchの後ろにM280 P0 S60があります。
よくわかりませんね~
一番下のSetup Manualには
Noteの所に
「BLTouchは非常に信頼性が高く、熱、湿度、室温などの影響を受けない。」
ってなことが書いてあります。

何かいい方法ないかな~
と、「All 3DP User」会に問いかけると
ありがたいことにm(_ _)m 色んな案をいただきました!
製作に難がありますが、実験したら投稿したいと思います。

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